脉冲防暴水炮非淹没气体射流的RANS和LES模拟

为提高脉冲防暴水炮刺激剂的雾化水平,必须提高射流的出口速度和改善雾化带形状,而这些因素与管内非淹没气体射流的湍流流场息息相关。为准确描述湍流分布和水柱加速过程,对脉冲防暴水炮的非淹没气体射流进行了RANS和LES模拟。结果表示LES模型较RANS的标准k-ε模型能更为精确地描述湍流分布和管内非淹没气体射流速度的各向异性。但两者对于水柱加速过程的描述基本一致,只是由于LES模型的气液参混较为充分,气液速度相差较小,而可能导致两模型气体在喷口膨胀规律的异同。LES模型气液界面复杂,是用于研究管内气液流型的理想方法。该方法为三维模拟打下了较好的基础,所得结果可以作为管外射流研究的初始条件。     

等离子体天线辐射特性研究

用环形荧光灯制作了两幅等离子体天线,等离子体激励源分别为220 V交流电压和射频信号.测量了两种等离子体天线的电压驻波比和远区辐射场强,并与周长相同的方框金属天线的特性进行了对比.结果表明,等离子体天线的增益较金属天线平均低5 dB左右;在试验频率低端,220 V电源预激励方式下等离子体天线增益比RF直接激励要高2～4 dB,随着频率增加,两者增益差变小.     

电磁发射用脉冲功率电源放电建模分析

为高效研究电磁发射用脉冲功率电源放电性能，为电磁发射提供技术支持，降低研发成本，电磁发射过程的相关建模与仿真工作需要重点研究。对弹丸在轨道中实际运动物理过程建立数学模型，对脉冲功率电源建立电路模型，采用联合两种模型的方法对脉冲功率电源放电系统进行研究，提出一种基于发射过程多物理现象的脉冲功率电源放电系统仿真模型。通过实验验证了提出方法的有效性，为后续脉冲功率电源放电研究提供了依据。     

非平衡机制下激光与等离子体相互作用机理

采用三温度热化学非平衡模型,考虑了激光能量在空气等离子体中的共振吸收和逆韧致吸收机制,用有限差分NND格式对控制方程组进行数值离散.对等离子体点火过程进行耦合计算,并研究了不同入射激光强度条件下等离子体吸收波的形成和演化机制,讨论了粘性扩散效应对等离子体吸收波的影响.结果表明,在初始温度300K,大气压力条件下,生成ZND模式的LSD波所需最小激光强度为5.0×106 W/cm2.     

入射频率对高功率微波与等离子体相互作用的影响分析

通过建立等离子体中的波动方程、电子传递方程和重物质传递方程,研究了等离子体对高功率微波传输特性的影响。研究了高功率微波与等离子体相互作用中产生的电子密度和透射电场的变化过程,并重点分析了变化过程中入射波频率产生的影响。研究结果表明,在相互作用过程中,等离子体中的电子密度和透射电场在一定条件下会发生阶跃变化,即等离子体区域平均电子数密度会在极短的时间内由1×10~9m~(-3)增加到1×10~(19)m~(-3),平均电场强度也会由初始场强跃变为零,并且这种变化的产生存在一定的入射阈值场强和最低产生时间。当入射电磁波的频率不同时,产生阶跃变化所需的场强阈值和最低产生时间就会变得不同,高功率微波与等离子体相互作用中存在一定的色散效应。在所考虑的范围内,阈值场强随入射波频率线性增长,而最低产生时间随电磁波频率呈非线性增长变化。     

切伦科夫辐射的强流电子束均匀性光学诊断

透明介质中带电粒子的运动速度大于介质中的光速时就会产生切伦科夫辐射光。搭建了基于切伦科夫辐射光的强流电子束均匀性诊断系统,实现了时间和空间分辨的纳秒级电子束均匀性光学诊断。利用程序对诊断系统进行设计。在此基础上对两种天鹅绒阴极发射均匀性进行光学诊断测量。结果表明:在相同电参数下,碳纤维天鹅绒较化纤天鹅绒具有更好的发射性能,与之对应的切伦科夫辐射光斑面积更大,其亮度扫描曲线不但中心增强区域较化纤天鹅绒宽,在其边缘附近也有较强的亮度分布;通过分析切伦科夫辐射光斑的分布和强弱的时间分辨图像,可以得到阴极在电脉冲过程中的运行状态,具有10ns~100ns级时间分辨特性。     

低功率霍尔推力器阳极供气环工程设计关键参数仿真

为了提高低功率霍尔推力器放电通道内中性原子分布均匀性,采用有限元方法对阳极供气环关键结构参数进行优化研究。针对双腔式阳极供气环结构,重点分析了缓冲腔容积比以及缓冲腔隔板导流小孔数量等关键参数对阳极供气均匀性的影响。研究结果表明:随着缓冲腔容积比的增大,阳极供气环出气孔差异率先快速减小后趋于稳定,其中当容积率k=1.0时,平均差异率和最大差异率分别为1.77%和3.79%;隔板间导流小孔数量从8增加到14时,出气孔差异率呈现浴盆曲线特性,其中导流孔数量为10时,平均差异率和最大差异率分别为1.8%和3.8%。研究结果可为霍尔推力器阳极供气环工程设计提供理论支撑。     

脉冲等离子体推力器羽流场数值分析

为掌握脉冲等离子体推力器的羽流特性,考虑磁场对等离子体羽流的影响,结合DSMC和PIC方法建立了粒子-流体混合模拟模型,以磁流体力学模拟提供入口条件对推力器羽流开展了三维数值研究,并通过朗缪尔三探针诊断对计算结果进行了验证。研究表明,羽流膨胀过程中各组分的动力学行为差异明显;放电电流振荡会导致产生低速离子群,并会加重离子回流;电磁加速是羽流等离子体主要的加速机制,磁场对推力器羽流的流动具有重要作用。     

脉冲电晕放电降解马拉硫磷染毒空气的实验研究

以马拉硫磷为毒剂模拟剂,采用脉冲电晕放电等离子体对其染毒空气进行洗消实验研究,考察了脉冲电压、脉冲频率和气体流量对洗消效果的影响。结果发现洗消率随着峰值电压和脉冲频率的增大而提高,随着气体流量的增大而减小。对不同浓度马拉硫磷的降解结果表明,随着初始浓度的增大洗消率降低,但绝对消除量增加。采用了GC-MS和化学方法对洗消产物进行定性分析．     

非磁化等离子体与电磁波的作用

为了将等离子体RCS减缩技术应用于飞行器上,首先从微观角度分析等离子体与电磁波的作用;然后通过计算机仿真技术,分析了等离子体对电磁波的吸收、反射性能;最后探讨了几种解决等离子体电磁兼容问题的方法。结果表明等离子体对电磁波有一定的吸收效果,并可通过控制覆盖在飞行器表面等离子体的形状改变飞行器的电磁外形。等离子体RCS减缩技术具有潜在的工程应用价值。